試論深基坑越冬的安全防護

趙　樂　許傳遒　劉　丹

摘 要：通過我司近年在沈陽施工的幾個深基坑越冬過程中所出現(xiàn)問題的分析，總結(jié)出有效的越冬安全防護措施，供類似工程借鑒。

關鍵詞：深基坑 越冬 安全防護 樁間土

隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，高層和超高層建筑越來越多，其地下室的層數(shù)也隨高層建筑的高度增加而增多，基坑開挖深度由幾米到幾十米，使深基坑施工更具危險性。由于建設周期的安排和東北地區(qū)氣候的制約，東北每年都有不少的基坑面臨越冬的問題，從而對基坑支護和坑內(nèi)外安全越冬防護也提出了更高的要求，怎樣才能保證基坑安全越冬，做到安全施工呢?這是本文所要分析和研究的問題。

1、存在問題

東北地區(qū)冬季較長，氣溫較低，土的凍層較厚（1～2.6m），基坑越冬面臨的主要問題是坑壁土的凍脹問題，尤其是飽和、過飽和土的凍脹問題，其次是噴射混凝土護壁在天氣冷暖交替的過程中脫落，尤其陽光普照部位將會大面積脫落，導致樁間土流失，若不及時補救將形成惡性循環(huán)，進而破壞支護體系，危害基坑安全。

2、原因分析

如果說土的性質(zhì)和土的自然含量是引起坑壁土凍脹的內(nèi)因，那么外界氣候條件及水力條件的變化就是引起坑壁土凍脹的外因。自然含水狀態(tài)的坑壁土在氣溫0℃以下開始凍結(jié)，隨著氣溫的下降和時間的積累凍層逐漸增厚，體積逐漸增大而出現(xiàn)凍脹，土體產(chǎn)生凍脹力，在其作用下，基坑支護體系將向臨空面產(chǎn)生位移，增加樁身變形，增大樁頂水平向位移，尤其是在粘性土中更為顯著；若基坑周邊有滲漏，首先使土飽和，飽和狀態(tài)土的凍脹性加強，其次過飽和水在土中逐漸形成水力通道，在冬季低溫下凍結(jié)成冰，即在坑壁處滲漏出的水在低溫下逐漸形成冰，并不斷積聚成大量冰棱；此外在坑壁（主要是樁間土部分）插入的泄水孔中流出的水同樣會凍結(jié)成冰，此時泄水孔不但達不到引流的作用，反而成為凍脹通道，增強土體凍脹破壞力；總之，在東北，深基坑越冬出現(xiàn)的凍脹問題除了受溫度影響外，大多與基坑周邊的水力條件有密切聯(lián)系。泄水孔結(jié)冰、坑壁漏水點形成的冰棱、樁間土凍脹等都是由于水結(jié)冰導致的。

城市地下雨、污水管年久失修，長期的滲漏水在坑壁的土壤中形成了大量的滯水；持續(xù)不斷的雨、污水管滲漏對上層滯水起到了源源不斷的補給作用；加上施工中采用的管井降水對上層滯水的作用影響微乎其微，致使上層滯水難以疏干。

3、影響及危害

坑壁漏水點形成的大量冰棱，體積越積越大，無形中加大了支護結(jié)構(gòu)傾向坑內(nèi)的力矩，改變樁體應力，對支護結(jié)構(gòu)的安全構(gòu)成威脅；樁間土插入的泄水孔結(jié)冰，達不到引流的目的，土中的上層滯水無法導出，在土中形成水壓力及凍脹力，嚴重的將在一瞬間和樁間土一起沖出坑壁，形成樁間土大量流失；混凝土護壁大面積脫落，進而導致樁間土塌落，樁體后形成空洞，基坑四周路面塌陷，危及人民財產(chǎn)公共安全。

城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時性工程，但其技術(shù)復雜性卻遠甚于永久性的基礎結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建構(gòu)筑物、道路橋梁和各種地下設施，造成巨大損失，深基坑越冬的安全性顯得越來越重要。

4、防護措施

（1）確定合理的、最優(yōu)的治水方案

在基坑工程中，若對地下水處理不當，也可能導致基坑出現(xiàn)險情，甚至事故。主要表現(xiàn)為：地下水滲透引起的基坑開裂坍塌；基坑周圍水管破裂漏水及生活用水滲入基坑，引起巖土力學性質(zhì)發(fā)生變化；在冬季引發(fā)嚴重的凍脹問題。

在基坑設計過程中，需要確定合理的治水措施。治水的基本原則是疏堵結(jié)合。疏是指將基坑范圍內(nèi)的地表水與地下水排除，如采用明溝排水、井點降水等，該方法施工簡便，成本低，操作技術(shù)易于掌握，已廣泛應用于各類基坑施工中；堵是指通過有效手段在基坑周圍形成止水帷幕，將地下水止于基坑之外，如粉（漿）噴樁帷幕、高壓旋噴樁、沉井法、花管注漿、灌漿法以及地下連續(xù)墻等。

對開挖深度不超過6m的基坑，通常采用土釘支護、錨噴支護、重力式擋墻等，上層滯水一般采用埋管引流的方法，支護結(jié)構(gòu)后土層的水經(jīng)排水管匯集到坑底排水溝，最后由集水井排至地面。

對開挖深度超過6m的基坑，土質(zhì)較差存在深厚軟土層時，多采用樁排支護、板樁支護、地下連續(xù)墻支護等。地下水治理，方案主要有“全封”方案、“半封半降”方案和“全降”方案。

基坑側(cè)壁滯水易引起支護樁間涌水流土，嚴重時造成周邊土體沉陷，其治理措施一般采用封堵、疏導相結(jié)合方式，即在支護樁外側(cè)利用粉噴樁帷幕進行擋水，并埋設排水管用來排水，徹底的排出滯水，在越冬基坑中只有全面的擋水，才能消除由于滯水產(chǎn)生的凍脹問題。

（2）坡頂安全防護措施

清除坑邊堆載：東北工地冬天停工期間，建筑現(xiàn)場基坑邊上往往堆放料具、機械設備、積土等，這樣一來就增加了坑邊荷載，給邊坡穩(wěn)定帶來一定的影響。所以，必須保證一定的安全距離，不然就很容易造成邊坡失穩(wěn)，形成坍塌而發(fā)生事故。

（3）混凝土護壁設計措施

針對樁間土脫落的現(xiàn)象，在設計時考慮對樁間土進行二次支護，采用掛網(wǎng)噴射混凝土，使鋼筋網(wǎng)與支護樁有效連接.

（4）加強監(jiān)測

基坑工程信息化施工基礎是基坑工程環(huán)境監(jiān)測，它是檢驗設計正確性和發(fā)展巖土工程理論的重要手段，又是及時指導正確施工、避免發(fā)生事故的必要措施，基坑工程環(huán)境監(jiān)測是基坑在開挖施工處理中，用科學儀器設備與手段對基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境(如土體、建筑物、道路、地下設施等)的位移、變形、傾斜、沉降、應力、開裂、基底隆起、地下水位動態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等進行綜合監(jiān)測。冬季工地停工期間，施工單位往往只在現(xiàn)場安排值班人員，監(jiān)測人員只是按監(jiān)測計劃按時到場監(jiān)測，常住工地的人員太少，領導重視程度有所放低，在這期間，基坑支護的變形監(jiān)測就顯得相當重要，特別是在土方開挖深度達到坑底，基坑面臨進入冬季發(fā)生凍脹、進入春季發(fā)生融凍的時候，變形監(jiān)測尤為重要。監(jiān)測是發(fā)現(xiàn)危險征兆的眼睛；監(jiān)測結(jié)果是評定支護安全與否的具體依據(jù)。

5、結(jié)束語

東北地區(qū)的深基坑，如果面臨越冬，在設計和施工過程中，除了在支護結(jié)構(gòu)上給予重視外，尤其應該特別重視水的處理. 深基坑施工的安全越冬，只有從技術(shù)上采取周密的措施，在管理上加強力度，保證防護措施落到實處，嚴格執(zhí)行規(guī)范及有關規(guī)定，安全越冬是可以實現(xiàn)的?！?/p>